Tarımsal Sulamada Toprak Nem Sensörü Kullanımın Önemi

Tarımda sulama, bitkinin ihtiyaç duyduğu ve yağışlarla karşılanamayan suyun toprakta bitkinin kök bölgesine gereken miktar ve zamanda verilmesidir. Ülkemizin birçok bölgesi kurak ve yarı kurak iklim kuşağında yer almakta, bu kurak tarım alanlarında bitkilerin yetişme döneminde doğal yağışların yetersiz olması durumunda yüksek verim ve kalite için en uygun yöntemle tarımsal sulama yapılması gerekmektedir.

Tarımsal sulama bitkilerin çimlenmesini, bitkilerin hücre, gövde, dal, yaprak gibi organlarının canlılığını sağlar, bitkiye gerekli olan bitki besin elementlerinin kökler tarafından eritilerek bitkinin diğer aksamlarına taşınmasını da sağlar.

Bitki için sulamanın bu kadar önemli olmasının yanında asıl önemli olan şey her bitki için farklı olan kritik sulama dönemi ve ihtiyaç duyduğu su miktarıdır. Bitkilerin gelişimde ihtiyaç duyduğu nem miktarına ve kritik sulama dönemlerine dikkat edilmediği durumda ciddi verim kayıpları, ürün kalitesinde düşüş gözlemlenir. Tarımda bu gibi sorunları ortadan kaldırmak ve giderek azalan su kaynaklarımızı etkin kullanmak için toprak nem sensörleri kullanılmalıdır.

Toprak Nem Sensörü

Toprak nem sensörü toprağın içindeki nem miktarını ölçmek için kullanabileceğimiz bir sensördür. Nem ölçer problar ölçüm yapılacak toprağa batırılarak ölçüm yapılır. Farklı tip toprakların nem değerlerini kademeli ve çok noktadan ölçümü gerçekleştiriliyor.

Toprak Nem Sensörü Çeşitleri

Gelişen teknoloji sayesinde toprak neminin ölçülmesi gravimetrik yaklaşımdan ziyade daha çok toprak nem sensörleri kullanılarak yapılmaya başlanmıştır. Bu amaçla geliştirilmiş çok sayıda toprak nem sensörü bulunmaktadır. Bu sensörler çalışma prensibi açısından 3 grupta toplayabiliriz. Bunlar; tansiyometreler, dielektirik (elektromanyetik yansıma) sensörleri ve nötron saçılması yöntemi

Tansiyometreler

Tansiyometreler, toprak parçacıkları ve su molekülleri arasındaki bu gerilimi ölçen toprak nem sensörleridir. Tansiyometreler içi su dolu plastik bir gövde, geçirgen seramik uç ve vakum göstergesinden (manometre) meydana gelen araçlardır. Topraktaki nem miktarı azaldıkça toprak kurumaya başlar ve toprak taneleri etrafında tutulan su daha güçlü tutulur. Tansiyometre toprağa yerleştirildikten bir süre sonra topraktaki nemin miktarına bağlı olarak seramik uçtan toprağa doğru su geçişi başlar. Seramik ucun etrafındaki toprak, suyu emdikçe tansiyometre içerisinde vakum oluşur. Oluşan bu vakum manometre göstergesinden izlenir.

Dielektrik (Elektromanyetik Yansıma) Sensörleri

Dielektrik sensörler, toprağın nem içeriğine bağlı bir elektriksel özellik olan toprağın di-elektrik sabitini ölçer. Toprak nem içeriğini ölçmek için toprağın dielektrik özelliğini temel alan yöntemlerin kullanımı son yıllarda artmıştır. Dielektrik tekniğini, kuru topraktaki dielektrik sabiti ile saf suyun dielektrik sabiti arasında büyük bir fark olmasıdır. Dielektrik sabitini temel alarak toprak neminin ölçülmesinde TDR (Elektromanyetik yansıma zamanı) ve FDR (Elektromanyetik yansıma frekansı) TDT (Elektromanyetik iletim ölçer) gibi sensörler kullanılır.

TDR (Elektromanyetik Yansıma Zamanı) Sensörü Toprağa yerleştirilen iki veya üç prob boyunca, bir kaynaktan elektromanyetik sinyallerin gönderilmesi esasına dayanır. Sinyal tek bir hareket (vurma, çarpma-pulse) biçimindedir. Bu elektromanyetik dalgalar, problar boyunca yol alır ve sinyaller problarla toprağa çarpar, tekrar kaynağa yansıma olarak döner Bu elektromanyetik dalganın, prob uzunluğu boyunca aldığı yol ve kaynağa dönüş zamanı ölçülür. Toprakta daha fazla su bulunması dielektrik kuvvetlerinin daha yüksek olmasına (geçiş hızının daha fazla yavaşlamasına) yol açar.
FDR (Elektromanyetik Yansıma Frekansı) Sensörü FDR yöntemine dayalı toprak nem sensörleri TDR yöntemine dayalı sensörlere çok benzer şekilde çalışır. Ancak TDR, elektromanyetik dalgaların yolculuk süresini ölçerken FDR elektromanyetik dalgaların frekanslarını ölçer. FDR sensörlerinin elektrotları, birbirine paralel iki uç veya dairesel metal yüzüğe sahip olmak üzere iki farklı tipi mevcuttur. Paralel iki uçlu olan toprağa gömülürken dairesel metal yüzüğe sahip olan tüp içinde kullanılmaktadır.
TDT (Elektromanyetik İletim Ölçer) Sensörü TDT dayalı toprak nem sensörü elektromanyetik darbenin bir iletim hattı boyunca tek yönlü olarak yayılma süresini ölçer. Bu nedenle, TDR ye benzer ancak iletim hattının ancak iletim hattının başında ve sonunda elektriksel bağlantı gerektirir.

Nötron Saçılması Yöntemi

Bu yöntem, yüksek bir yavaşlatma kapasitesine sahip hidrojen atomlarının, aygıtın radyoaktif kaynağından saçılan nötronları yavaşlatarak, topraktaki suda bulunan hidrojen atomlarının tespit edilmesi esasına dayanır. Toprakta bulunan hidrojenin kaynağı çoğunlukla su olduğuna göre, hızlı nötron kaynağının çevresindeki sayılan yavaşlatılmış nötronlar, toprak su içeriğinin ölçülmesinde kullanılır. Ayrıca bu cihazların kullanılması için özel eğitimler ve dikkat gerekliliği, pahallı olması kullanım dezavantajı olarak karşımıza çıkmaktadır.

Esular Kablosuz Solar Panelli Toprak Nem Sensörü

Kablosuz solar panelli nem sensörü sensörü, şarj edilebilir pil ile çalışmaktadır. 1 adet toprak nem sensörü girişi vardır. Sensörünü beslemek için herhangi harici enerjiye gerek yoktur. Belirli aralıklarlarla nem ölçümü yapılarak iletilir ve nem değerleri uzaktan izlenebilir.

Kablosuz olarak çalışmaktadır. Ölçüm değerleri belirli aralıklar ile sunucuya iletilmektedir. Aynı zamanda bu değerler belirli aralıkları aşıldığı anda sunucuya iletilmekte ve alarmlar oluşturulabilmektedir. Limit değerler uzaktan kablosuz olarak ayarlanabilmektedir. Kablosuz ve pilli yapısı sayesinde çok noktadan izleme ve kontrol yapmak mümkündür.

Toprak Nem Sensörlü Sulama Sistemi

Tarımsal ve peyzaj amaçlı sulama tatlı su kaynaklarının en çok tüketildiği uygulama alanlarıdır. Suyun akıllı yönetimi, sulama veriminin arttırılması, maliyetlerin düşürülmesi ve çevresel sürdürülebilirliğe katkıda bulunmaktadır. Su kullanımını optimize etmek, enerji tüketimini azaltmak ve mahsullerin kalitesini artırmak için sulama sistemine nem sensörü gibi sensörler eklenmelidir.

Toprak nem sensörü toprağın nem değerini ölçerek uygun sulama zamanı ve sulama süresini belirlemektedir. Nem sensörleri beklenmeyen yağış durumunda sulama zamanını ertelemektedir.

Esular olarak geliştirdiğimiz kablosuz, pilli akıllı toprak nem sensörümüz ve akıllı algoritmalarımız ile birlikte bulut sistemi üzerine kaydedilebilen sensör verilerinin analizi ideal sulama periyodu ve sulama süresinin belirlenmesinde yardımcı olmaktadır ayrıca su kullanımını azaltıp, tarımsal üretimde verim artışı sağlıyoruz.

Tarımsal Sulamada Toprak Nem Sensörü Avantajları

Sulama uygulamalarında, bitki kök bölgesindeki nemin doğru bir şekilde ölçülmesi ve topraktaki nem değişimin değerlendirilmesi oldukça önemlidir. Toprak neminin ölçülmesinde en etkili ve kesin çözüm sunan yöntem toprak nem sensörüdür. Tarımsal sulamada toprak nem sensörü avantajları çok fazla olup aşağıda şekilde özetlenebilir;

Su Kullanımını Azaltıyor: Toprak nem sensörleri topraktaki bitkinin ihtiyaç duyduğu nemi hesaplayabildiği için ihtiyaçtan fazla su kullanımı önlüyor, bu sayede su kullanımında azalmalar oluyor.
Tarımsal Üretimde Verim Artışı Sağlıyor: Bitkiler suyu yetiştirme ortamının içeriğine bağlı olarak aktif yada pasif taşıma yoluyla bünyelerine alırlar. Toprakta yeterli miktarda su bulunmaması durumunda bitkiler suyu aktif taşıma yoluyla alırlar aktif taşıma daha çok enerji kullanımı gerektirdiği için tohumların filizlenmesinden hasat evresine kadar her periyotta kayıpların oluşmasına sebeb olur. Buna karşın ortamda suyun ihtiyaç duyulandan fazla miktarda bulunması da bitki besin elementlerinin alınmamasını, mikroorganizma faaliyetlerinin azalması ve hastalık etmenlerinin oluşması gibi durumlar görülür. Toprak nem içeriği yetiştirilen bitkiler ihtiyaç duydukları seviyede muhafaza etmek, ürün kayıplarının önlenmesi üretim sürdürülebilirliğinin sağlanması açısından son derece önemlidir.
Kademeli Ve Çok Noktadan Ölçüm: Farklı tip toprakların nem değerlerini kademeli ve çok noktadan ölçümünü gerçekleştiriliyor, yapay zeka ve makine öğrenim çözümleri ile destekleyerek etkin sulama optimizasyonu sağlanıyor.
Alarmlar Oluşturulabilmektedir: Ölçüm değerleri belirli aralıklar ile sunucuya iletilmektedir. Aynı zamanda bu değerler belirli aralıkları aşıldığı anda sunucuya iletilmekte ve alarmlar oluşturulabilmektedir.
Kablosuz Pilli Oluşu: Kablosuz, pilli yapısı sayesinde sensörü beslemek için ek enerjiye ihtiyaç yoktur.
Meteoroloji Verileri Ve Yağış Durum Bilgilerine Göre Otomatik Sulama Erteleme: Bölgede yağmur yağması gibi beklenmedik durumlar otomatik olarak algılanmakta ve sulama sisteminin devreye girmesi ertelenmektedir. Toprağın sahip olduğu nem miktarı nem sensörleri tarafından algılanabilmekte bu sayede su tasarrufu sağlayabilmektedir.